一天爆漲43.09%，固態電池需要降降溫了
時間:2024-01-16 09:42來源:讀懂財經 作者:楊揚
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雖然整個動力電池板塊仍然萎靡不振，但固態電池板塊卻火了。金龍羽、三祥新材、恩捷股份等固態電池概念股均迎來股價大漲。其中，金龍羽在5個交易日內，收獲4個漲停板。美股固態電池公司更是暴漲，固態電池公司QuantumScape單日股價漲超43.09%。
固態電池板塊火熱，得益于1月份以來固態電池利好頻發。先是，日本電池企業麥克賽爾開發出了圓柱形全固態電池。再是，QS的固態電池產品在實驗室中通過了大眾的耐久性測試。1月11日，哈佛大學也宣布使用新方法提高了固態電池的壽命。
那么，應該如何理解固態電池的技術進展呢？固然電池走到商業化拐點了嗎？
本文持有以下觀點：
1、固態電池補齊了性能短板。相較液態電池，固態電池的不足是使用壽命短。但QS以及哈佛大學的技術突破解決了這一難題。尤其是哈佛大學開發的新技術，使將固態電池可充放電至少6000次，超過市面上所有的軟包電池。
2、固態電池遇到量產瓶頸。目前，固態電池只是在實驗室中得到了驗證，相當于概念產品，距離量產落地還有很長時間。參考只是改變了部分工序的4680電池，量產探索經歷了3年左右。材料、配方、工序都需要改動的固態電池量產時間會更漫長。
3、固態電池很難商業化。由于固態電池材料成本更高，固態電池成本數倍液態電池，僅一塊150kWh的半固態電池價格就相當于一輛蔚來ET5。而商業世界的規律是，在性能夠用的情況下，成本才是戰爭的勝負手。
01
固態電池補齊了性能短板
固態電池是相對于現在的主流電池而言的。嚴格意義上講，現階段的鋰電池應該稱作液態鋰電池，因為其核心電池材料之一是液態電解質(也稱電解液)。而使用固態電解質的鋰電池，就被稱之為固態鋰電池，簡稱固態電池。
進入2024年，固態電池已成為最受投資人喜愛的板塊之一。1月5日，美股固態電池QuantumScape爆漲43.09%，國內固態電池概念股也迎來爆發。比如，金龍羽在在5個交易日內收獲4個漲停板。
固態電池股股價爆發，得益于固態電池補齊了性能短板。開發固態電池的最大難點，固體與固體接觸時，緊密程度低于固體與液體，導致電池的導電能力差、使用壽命短。豐田花30年研發的固態電池，充放電800次就要報廢。而液態電池大多能達到數千次。
但進入1月份后，先是大眾宣布與美國公司QS的固態電池產品通過PowerCo（大眾的電池子公司）的耐久性測試，在實驗室中，QS研發出的固態電池經歷了高達1000多次的充電循環測試，電池容量保持率仍高達95%以上。不久之后，美國哈佛大學工程與應用科學學院研究人員也稱開發了一種使用新型鋰金屬電池制造固態電池的新方法，使用此方法，固態電池可充放電至少6000次，超過市面上所有的軟包電池。
補上最后一款性能短板后，固態電池已經在幾乎所有的主要性能上已經吊打液態電池。
比如，在能量密度上，目前行業普遍預計現在的主流電池理論上的能量密度上限為300Wh/kg，而億緯鋰能的4695大圓柱電池的能量密度均已達300Wh/kg。換言之，現在的傳統電池已經達到能力密度的天花板。
而與傳統電池相比，300Wh/kg只是固態電池的起步級別，固態電池在材料上會用鋰金屬陽極取代石墨陽極。而鋰金屬陽極有更高的能量密度。SEAS材料科學副教授Xin Li表示，鋰金屬陽極電池的容量密度，可以達到商用石墨陽極電池的十倍，大幅提升電動汽車的續航里程。
不僅能量密度更高，固態電池也更安全，常規的液態電解質（電解液）可燃性極高，只要開始燃燒基本沒有停止的可能。而固態電解質將電解液取代，徹底解決了易燃的問題，因此固態電池也被視為電池安全的最高水平。
按道理來說，性能全面領先的固態電池研發成功后很容易會取代現在的液態電池。但理想很美好，現實很骨感。
02
遇到量產瓶頸
1月11日，借著固態電池概念實現5天4板的金龍羽發布公告稱：“公司關注到近期固態電池概念受市場關注度較高，但公司項目的技術研發及產業化的成功與否存在諸多不確定性。”
金龍羽的公告意思很明確，固態電池距離產業化落地還有很長時間。從產品階段看，就算是已經通過大眾耐久性測試的固態電池產品也僅為A樣。
一款全新電池產品想要量產，需要經歷A樣、B樣、C樣、D樣四個階段。A樣階段主要用來驗證電芯材料的體系，是還處于概念階段的實驗室產品，而B樣才會開始進行電芯設計，確定電芯的規格、容量、封裝形式等，并進入樣車進行測試，C樣為小批量生產，D樣為大批量生產。如果一款量產裝車的電池可以看做是成年人，那A樣僅是步入小學階段。
固態電池想要從實驗室走入生產線，還要有多重難關攻克。與傳統的液態電池相比，固態電池的需要在極片、電解質、固固界面及封裝技術等多方面進行改動。換句話說，液態電池生產流程很難全部復用到固態電池上，固態電池在材料、配方、制造工序等部分核心環節上需要重新探索。
而每個環節都需要漫長的時間才能得以驗證。以工序為例，電池生產過程涉及 50多道工序，而前一個工序的成品就是后一個工序的原料，改進一個工序，意味著也要修改前后工序，往往牽一發而動全身。
舉個例子，特斯拉的4680電池只是將傳統的鋰電池濕法工藝改為了干法工藝就涉及到至少7個步驟的改造。繁瑣的工藝探索使4680電池的量產時間一拖再拖，特斯拉在2020年就已經研發出4680 電池，原本計劃2021年大規模量產，但直到2023年底4680電池才實現了小規模交付，并且生產效率遠不及預期。2024年初，4680 電池的生產效率約為85 個/分鐘，遠低于350 個/ 分鐘的預期。
考慮到固態電池改動工序的范圍和難度比4680電池不只大上一層，固態電池在工序探索上花費的時間顯然要更多。
而從現在固態電池的量產階段看，行業還遠未走到生產工序階段。目前，在更前端的電池配方上，行業仍有分歧，固態電池配方主要分為三大技術路線：硫化物、聚合物和氧化物。日韓企業，如豐田、三星SDI等，主要押注硫化物體系，技術積累深厚。歐洲則偏向聚合物路線，而中國以氧化物體系為主。但不論是哪種路線，都存在基礎性的技術挑戰和成本問題，行業最終將應用哪條路線也并不清晰。
種種跡象表現，固然電池距離量產還有相當長的距離和時間。
03
商業化遙遙無期
一位固態電池公司高管曾提到：“如果不考慮成本，美國橡樹嶺實驗室早就做出了全固態電池，但只能在心臟起搏器這種完全可以承擔高溢價的器材上應用。”這說明，高成本已經成為固態電池商業應用的攔路虎。
固態電池比液態電池的成本要高出數倍，甚至一塊固態電池的價格就相當于一輛車。比如，150kWh半固態電池，成本大約22萬元-25萬元，相當于一輛蔚來ET5，而全固態電池成本會更高，能達到30萬左右。
固態電池成本高既有階段性的規模問題，也有剛性的材料成本問題。固態電池需要新建大量的廠房和產線，但固態電池早期產量比較低，無法形成規模效應，需要更高的售價攤薄成本。同時，由于固態電池生產工藝的不成熟，良率較低，也會轉嫁到成本上。特斯拉的4680電池就遇到過良率問題，2022年末，4680電池生產良率只有92%。依照行業測算，4680電池的良率要超過 95%，才能壓低成本。
雖然，長期看固態電池可以通過批量生產平攤成本，以及生產工藝的成熟提高良率。但材料成本無法克服。固態電池需要用電解質替換電解液，而國聯汽車動力電池研究院董事長熊柏青曾提到，固態電解質要比電解液貴好幾倍。同時，由于電解質的導電性不及電解液，固態電池需要更高比能的正負極，也會進一步增加材料成本。
從這個角度看，在更高的材料成本下，固態電池成本很難低于液態電池。而商業世界的規律是，在性能夠用的情況下，成本才是商業戰爭的勝負手，典型案例是日本家電的興衰。
日本家電曾靠工匠精神在產品性能上精益求精，占領全球。而中韓企業則是走上了另外一條道路，在家電性能達到消費者基本要求的情況下，注重降低產品成本。最終日本家電性能仍然全球領先，但在終端市場上，被成本更低、售價更便宜的中韓企業擊敗。
回到電池行業，雖然液態電池的能量密度即將到達天花板，但大部分新款純電動車續航也達到了500公里以上，基本能覆蓋用戶絕大多數的出行場景。倘若固態電池成本居高不下，即使量產成功后，固態電池也很難取代液態電池。
替換萬億級動力電池市場規模的故事固然宏大，但固態電池先要證明的是，自己能夠腳踏實地地降低成本。
(責任編輯：子蕊)
文章標簽：
固態電池
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